（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司上海分公司 上海 201104）
【摘 要】以笔者主设的某药厂为例，从工厂概况，冷热源设计，空调方案设计等方面介绍该项目洁净空调系统，介绍了BIM技术在该项目中的运用及体会。
【关键词】BIM；药厂；洁净空调设计
【Abstract】This paper introduces the design of clean air-condition system, including the aspects of factory profile, cold and heat source design and air conditioning scheme design.It also introduces the application and experience of BIM technology in this project.
【Keywords】BIM; Pharmaceutical Industry; Clean Air-Condition Design
【中图分类号】TU831.8 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）18-0212-03
目前药厂洁净空调设计中主流的辅助设计工具为CAD（计算机辅助设计 Computer Aided Design），随着建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）等基于网络协同工作新技术在规划、设计、施工和运营维护全过程中的应用，其在药厂暖通空调中的优势逐渐体现，笔者就主设的强生供应链西安生产基地项目建设中的BIM技术的应用进行分析，以供相关从业者借鉴。
1.工程概况
强生供应链西安生产基地项目计划投资10亿美元，为强生亚洲最大的供应链基地。项目位于西安高新技术产业开发区草堂科技产业基地的生物医药园。项目组成及主要建设内容为主体工程、公用辅助工程及环保工程等。主体工程包括：固体制剂及包装车间、非固体制剂及包装车间，精麻包装区。其中固体制造及包装车间生产厂房总占地6350㎡，总建筑面积13383㎡，生产上方为局部2层刚框架结构。建筑鸟瞰图如图1所示。
图1 建筑鸟瞰图
2.冷热源设计
（1）冷冻站系统：冷水机组及其水泵置于动力厂房1层，共设计4台，每台制冷量为1934kW，预留1台空位。加药装置，定压补水装置等均设于1层，制取7/14℃冷水供全厂冷负荷。设计1台水源热泵机组，夏季制热，制热量910kW；冬季制冷，制冷量710kW。
冷却塔设于动力厂房屋面，设计4台循环量375m3/h冷却塔，预留1台空位，设计室外湿球温度26℃，供回水温度30/36℃。冷却水泵及加药装置等设在冷冻站1层。
（2）全厂空调、洁净系统冷媒为7℃/14℃冷冻水，由动力站冷水机组集中供给。全厂空调机组热源采用50/30℃热水。
（3）空调机组加湿采用2bar无化学品蒸汽和8bar工业蒸汽，均由动力中心供给。
3.负荷计算
使用鸿业负荷计算软件进行计算，全厂的舒适空调与洁净空调系统所需制冷量、加热量以及加湿量详见如下表格。
4.空调系统设计
（1）生产区除配料 和NPI（新产品）区域外的洁净区空调采用定风量单风道洁净循环空调系统，新风经新风机组（MAU）集中预处理后接至各台循环空调机组（AHU），新风量满足人员卫生要求及房间压力要求。回风口设置于对生产人员及产品无影响的区域。 新风机组用于控制房间湿度不超过设计的上限值。循环空调机组内设置无化学蒸汽加湿段，用于控制房间温度和保证湿度不低于设计的下限值。
配料和NPI 区域空调采用定风量单风道直流式全新风空调系统，同时设置送排风乙二醇热回收系统以便达到节能目的。加湿采用AHU内设置纯蒸汽加湿器方式，蒸汽源为软化水二次蒸汽。气流组织为吊顶上送、下排方式。因同一台AHU服务多个房间或区域，各房间或区域的使用情况、功能及热负荷不同，各房间送风支管上设置再热盘管，以便于控制房间温度。对于胶囊填充﹑散剂分装(Daktarin)间等低湿要求的房间，AHU内设置干燥除湿转轮以满足低湿要求。
对于洁净室（潮湿房间除外），空调送风采用吊顶上设置高效送风口，回风或排风采用单层百叶下侧回或侧排，以保证良好的气流组织。对于洁净区潮湿房间，空调送风采用吊顶高效送风口，回风或排风采用吊顶单层百叶，以避免工作区潮湿滋生的微生物返回空调系统。对于类似非控制区（CNC）走道等非洁净区，采用吊顶送风吊顶回或排风的传统方式。除个别除尘风量有变化的称量配料房间排风设置VAV控制房间压力外，洁净室房间送回风支管不设置CAV或VAV阀，仅设置手动调节阀调节进出风量，以满足各房间之间的压差要求。房间压力无需直接控制，空调系统为定风量系统，故房间压差无变化，房间压差仅通过EMS进行检测，并与房间就地显示器连锁。有除尘的房间，除尘系统与AHU送风机连锁，通过控制先后顺序保证风量和压差恒定。
上述循环空调和新风空调系统均无需备用，新风系统和循环空调系统采用组合式空调机组，根据不同要求由粗效过滤段、中效过滤段、高效过滤段、表冷盘管、加热盘管、干蒸汽加湿器（转轮除湿器）、送风机等组成。以上AHU内加热盘管及风管上再热盘管热源采用热水系统，AHU冷却和除湿盘管冷源采用冷冻水系统。冷热水均接自动力站。干燥间再热盘管加热采用一般蒸汽。
（2）微生物实验室：微生物实验室空调形式采用一台定风量单风道直流式空调系统，全送全排，以避免交叉污染的风险。送排风之间设置乙二醇热回收装置进行能量回收以便达到节能的目的。送风支管上设置热水再热盘管，以满足不同实验室房间负荷要求加湿采用无化学品蒸汽加湿器。送风采用高效送风口，气流组织为吊顶上送、下侧排方式。
（3）化学实验室：化学实验室空调系统采用变风量单风道直流式全新风系统，同时设置送排风热回收系统以便达到节能目的。送风支管上设置热水再热盘管，以满足不同实验室房间负荷要求，加湿采用无化学品蒸汽加湿器。气流组织为吊顶上送、上排方式。各实验室送、排风支管上分别设置VAV阀，用于控制房间送风量及通风柜面风速，万向罩等工艺排风支管设置CAV阀保证风量恒定。
5.BIM技术在该项目暖通设计中的运用
本项目暖通BIM设计软件选用bentley的Aecosim，该软件基于Microstation基础上研发，适合于本项目暖通专业信息模型的建立。本项目暖通专业全厂BIM作图，所有二维图平面图均抽自三维模型，本项目协调及管理软件使用NavisWorks，方便发现碰撞，检查设计不合理之处，并协调各个设计专业。
现阶段，因为BIM技术的普及应用还处在初始阶段，部分国外相关的软件也未完全实现中文化，特别是在二维制图方面，与国内二维制图标准还存在着一定的差距，还不能完全满足企业二维制图的要求，因此BIM技术与二维设计的区别如下：
5.1 BIM技术与二维设计的区别
a.线型、字体、样式等功能与二维制图标准不一致。
b.标高、轴线等的中间部分不能任意剖切。
c.文字、标注及定位等不满足二维出图要求。
d.密集管线处，直接出图没二维出图美观。
e.BIM自带的产品库与二维制图标准图例不匹配，需二次处理。
综上在图面表达方面， 二维设计通过线面表达设备、管线、阀门外形及相对位置，以及由文字补充说明的标高，尺寸，定位等参数构成二维图纸的完整性。BIM设计通过设备，管道及相对空间位置，通过面面组合，实现暖通空调系统的连接。
图3 暖通风管属性
5.3 产品库的设置
二维制图，通常可以根据常用的设备，变径，风管，阀门等预先制作图块，绘制时插入相应图块，修改对应尺寸即可。
BIM设计时，可根据相应的厂家提供的设备尺寸自行搭建模型，也可通过相应的设备厂商提供的设备的BIM模型添加到产品库中，设计人员绘图的效率取决于其产品库的丰富程度。
5.4 不同专业间的协同工作
二维制图时，暖通专业需引用其他专业图纸，由于二维平面图、剖面图表达的局限性，以及项目本身结构复杂，管道多，其他专业无法全面考虑暖通管道走向，设备布置，检修空间等，很难避免碰撞情况的发生。
BIM设计时，由于各个专业模型绘制时，实时存储在网络盘上，暖通作图时，通过引用网盘中实时更新的其他专业的三维信息模型，各个专业设备，管道，构建，梁位置等在模型中直观表现，降低各专业协作出错概率，也可利于项目总负责实时发现问题，协调各个专业共同解决。
5.5 管线综合
管线综合无论在二维设计中还是在三维设计中尤为重要，常规二维设计中管线综合较复杂，平面无法清楚表达的部位，绘制剖面图加以表示，项目复杂程度高时，管线综合工作量大。
BIM设计在管线综合中的优点尤为突出，仅需引用所有专业的三维模型，任一部位各专业，所有设备、管道及其相互位置关系均在模型中直观体现，需任何位置的剖面时，只要在模型中选择剖切面，即可生产剖面图，不需额外绘制。能更加准确表达设计意图，有效解决二维设计模式中存在的问题，更好的体现出BIM的实际运用价值。
图4 中央通道模型
6.BIM技术在本项目运用中的难点及体会
a.设计人员工作强度大，本项目全厂使用BIM软件绘图，需要第三方审图公司审图，因此必须按照二维作图方式从三维模型中抽取二维图，由于BIM本身的局限性，直接抽出形成的二维图纸图层简单，断线较多，线型、图层无区分等，不符合二维制图标准，需设计人员花费大量时间进行二次处理，加大了设计人员的工作量。
b.项目体量大，工程复杂，所用设备、阀门等较多，设计人员需按照备选厂商的设备参数进行设备建模，输入信息量大。
c.他专业的修改及本专业的修改引起模型的调整，调整工作量大，因此BIM设计较常规设计需更多时间。
d.全厂项目模型可视化程度高，大大提高了各个专业之间协同工作的效率。
e.建模可视化，项目图形立体，直观，方便观察，便于各个专业之间协调。
f.碰撞检查，可减少项目施工中大量的由于碰撞引起的返工，节省施工时间及成本。
g.协同工作，各专业之间建好模型后，互相引用，各专业模型表达清晰，方便其他专业理解。
h.确定最不利情况，根据设备型号及各种管道安装尺寸，能够确定所需最小检修空间，最小高度等。
随着该项目施工接近尾声，BIM建模为项目的各个参与方提供了清晰、直观的模型，为各方更好的控制设计，成本和施工质量提供了依据，提供有力的设计可视化手段，为项目顺利进行提供了有利条件。
综上，BIM的进一步发展，应用BIM技术可大幅提高建筑工程集成化程度，逐步改变建筑业生产方式，提高投资、设计、施工，乃至整个工程全寿命周期的质量和效率，提高决策和管理水平，对于投资，有利于业主提高对整个项目的掌控能力和管理水平，提高效率，缩短工期，降低投资风险，对于设计，减少因：“错、缺、漏、碰”导致的设计变更，促进设计效率和质量的提高；对于施工，可优化施工方案，实现项目精细化管理，提高工程质量，降低施工成本和安全风险；对于后期运行维护，有利于提高使用方的资产管理水平以及后期改扩建、拆除提供可靠的依据。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》建质[2011]67号2011年05月10日.
论文作者:杨敏
论文发表刊物:《建筑知识》2017年18期
论文发表时间:2017/9/20
标签：房间论文; 项目论文; 模型论文; 空调论文; 风量论文; 空调系统论文; 专业论文; 《建筑知识》2017年18期论文;